Большое количество нитратов поступает в водные объекты с промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами особенно после их биологической отчистки, когда их концентрация достигает 50 мг/дм3. Более того, нитраты попадают в поверхностные воды со стоком с орошаемых полей, на которых применяются азотные удобрения.

Повышенное содержание нитратов указывает на ухудшение санитарного состояния водного объекта. Амплитуда сезонных колебаний концентраций может указывать на степень эвтрофирования водного объекта и степень его загрязнения органическими азотсодержащими веществами, поступающими с хозяйственно-бытовыми и сельскохозяйственными сточными водами.

Растворимые соединения азота способствуют зарастанию водных объектов в результате процессов эвтрофирования.

Проникая в клетку рыб, атомы и молекулы токсических веществ, вступают во взаимодействие с молекулами, входящими в состав элементов клетки. Химические компоненты клетки, подвергающиеся непосредственной атаке ксенобиотиков, называют рецепторами или мишенями.

Для того, чтобы вещество накапливалось в клетке и проявило биологическую активность, необходимо, чтобы оно вступало в некоторые химические реакции. Динамика токсикологических процессов часто описывается теми процессами, которые характерны для биохимических реакций, где молекула ксенобиотика и рецептор могут выступать в роли фермента и биосубстрата. Явления антагонизма и синергизма могут быть объяснены с этих позиций, как следствие конкуренции за активные центры-рецепторы.

Не каждая молекула токсического вещества вступает во взаимодействия с мишенями, которые развиваются в процессы поражения клеток на последующих уровнях. Полагают, что минимальная концентрация токсичного вещества в организме, необходимая для прохождения биохимических взаимодействий, должна быть около 10 мкм/л или 7-10 молекул на грамм ткани. Эту величину иногда и рекомендуют определять в качестве истинного порога действия вещества. При дальнейшем нарастании концентрации будет повышаться и вероятность взаимодействия и опасность появления нарушений в клетке. Эти первичные взаимодействия называют механизмом действия, а все последующие явления - эффектом действия.

Проникая вместе с пищей в слюну и кишечник рыб, нитраты микробиологически восстанавливаются до нитритов, в результате в крови образуются нитрозил-ионы.

NO2 - + H+ NO+ + OH-.

Нитрозил-ионы могут окислять железо (2) в гемоглобине до железа (3), что препятствует связыванию кислорода гемоглобином при образовании координационной связи между железом и кислородом.

Fe2+ + NO+ Fe3+ + NO.

В результате возникают симптомы кислородной недостаточности, приводящие к цианозу у молоди рыб. Так, например, нарушение эмбрионального развития радужной форели при концентрациях 1-2 мг NO2-/л в мягкой воде и 2-3 мг NO2-/л в жесткой.

Рыбы некоторых видов могут выживать при очень высоком содержании нитратов, хотя это не означает, что их следует этому подвергать и безбоязненно сбрасывать сточные воды в водоёмы.

Другие же виды рыб могут заболеть при относительно низком уровне загрязнения нитратами. Другие же рыбы могут заболеть при относительно низком уровне загрязнения нитратами. Концентрация нитратов, равная 50 мг/литр, считается максимальной, при ней можно держать рыб, выносливых по отношению к нитратам. Однако следует ориентироваться на концентрацию ниже 25 мг/литр. При этом для рыб многих видов требуется еще более низкая концентрация. Особенно это касается рыб, которые происходят из природных водоемов, бедных нитратами (прежде всего особей, выловленных в дикой природе).

Нитраты оказывают хроническое, а не острое воздействие. Воздействие затрагивает в основном иммунную систему и сказывается на резистентности рыбы к внешним раздражителям и возбудителям различных заболеваний. Правда, внезапное воздействие нитратов в концентрации, значительно превышающей нормальную, вызывает нитратный шок, который следует рассматривать как острое отравление нитратами. Длительное воздействие избыточной (для данного вида рыб) концентрации нитратов может привести к задержанию роста, хроническому стрессу, общему плохому состоянию здоровья, нежеланию размножаться. Оно может сделать рыб более уязвимыми перед другими болезнями - особенно такими, как плавниковая гниль, вздутие Малави и помутнение роговицы глаз. Кроме того, есть данные, что нитраты являются причиной такой болезни, как "черный подбородок". Критически высокая концентрация нитратов приводит к смерти рыбы.

Сначала проводят детальный анамнестический анализ, а затем отвозят материал в лабораторию. Поступивший в лабораторию материал разделяют на две части: одну часть исследуют, а другую хранят в холодильнике для контроля и на случай возникновения спорных вопросов. Материал подвергают органолептическому, гистологическому, химико-аналитическому, гематологическому, биохимическому и другим исследованиям в зависимости от показаний.

Симптомы и патоморфологические изменения. При остром отравлении рыбы вялы, почти не реагируют на раздражение, безразлично относятся к световому раздражению, к прикосновению и инертно движутся вместе с водой при ее переливании.

В жабрах и коже наблюдается гиперемия, дистрофия, некробиоз и десквамация покровного эпителия, в печени и почках - зернистая дистрофия и деструкция эритроцитов. При хроническом воздействии солей нитратов количество слизи уменьшено, цвет крови становится коричневым, кожные покровы бледные, шершавые, нарушена целостность плавников, рыбы истощены.

Гистологические изменения характеризуются гиперплазией, вакуольной дистрофией и последующим очаговым слущиванием и некробиозом эпителия жабр, зернисто-жировой дистрофией и некробиозом печеночных клеток и эпителия мочевых канальцев, распадом эритроцитов, гемосидерозом в селезенке и почках, дистрофическими и атрофическими изменениями в скелетной мускулатуре, очаговым десквамативным катаром кишечника.

Диагноз. Диагноз на отравление рыб ставят на основании анамнестических, клинико-анатомической картины интоксикации, патологоанатомических данных и результатов лабораторных исследований.

А также на основании и результатов определения нитратов в воде и других объектах. При этом учитывают фоновое содержание нитроглицерина, а также то, что при гибели рыб обнаруживается большое количество солей нитратов в органах. Например, в мышцах внешне здоровых рыб обнаруживается до 10 мг NO2-/кг. Среднее содержание нитратов в органах леща, плотвы, судака и сазана Волжского бассейна составляет (по сухому веществу) в печени 34-60 мг/кг, чешуе и костях - 12-20 мг/кг и мышцах 1,2-3,4 мг/кг.

Для определения нитратов в воде и органах рыб применяют колориметрические, спектрофотометрические, атомно-адсорбционные, масс-спектроскопические методы.

6. Методические рекомендации по установлению эколого-рыбохозяйственных нормативов для воды водных объектов

6.1 Общие положения нормирования вещества

До постановки хронического эксперимента следует провести предварительный 10-дневный опыт для установления диапазона действующих концентраций вещества. Для каждой концентрации и контрольной выборки отводят по 3 стакана.

Для проведения хронического опыта из концентрации, вызывающей за 10 сут гибель 50% особей, готовят не менее 3-6 разведений, отличающихся на порядок.

Хронические опыты продолжительностью не менее 30 сут наиболее удобно проводить в летний период. Растения по 5 экземпляров рассаживают в стаканы (объем 0,5 л), которые размещают в люминостате или на рассеянном свету при температуре 22-25°С и освещенности 3-4 клк.

Смену опытных растворов проводят (в зависимости от стабильности вещества) через 2-5 сут, одновременно меняя воду и в контроле.

6.2.1 Результат исследования

Изучение острой токсичности реагента для ряски малой проводили при воздействии концентраций от 0,1 до 2 мг/мл в течение 96 часов (таблица 1)

По результатам экспериментальных исследований на острую токсичность, за максимально допустимую концентрацию компонента (нитроглицерина), для ряски следует принять показатель ? 2,0 мг/мл.

Таблица 1. Влияние нитроглицерина при концентрации до 2,0 мг/мл на выживаемость ряски малой.

В эксперименте продолжительностью 14 суток испытывали те же концентрации препарата, что и для острой токсичности. Во всех концентрациях наблюдается снижение выживаемости ряски, по сравнению с 4-ми сутками после начала опыта. В контроле отмечается 100 % выживаемость.

Также изменилась численность растений ряски малой (рис.2). На 14 сутки количество ряски в контроле увеличилось по сравнению с 2 сутками в 1,4 раза, в концентрациях 0,1 мг/мл процесс размножение протекали на уровне контрольного, в максимальных концентрациях прирост не наблюдался. Также при высоких концентрациях у ряски наблюдалось пожелтение листецов.

Рисунок 2 - Динамика численности ряски малой в присутствии нитроглицерина с различной концентрацией.

6.3 Установление максимально допустимой концентрации для рыб

Перед началом экспериментов рыб помещают в аквариумы или другие экспериментальные емкости на 7-10 сут с целью адаптации к новым условиям. Опыты проводят на двух-трех видах рыб из различных семейств (желательно хищных и мирных) и выявляют рыб с высокой чувствительностью к токсиканту путем определения, и в острых опытах длительностью 96 ч. Хронические опыты начинают с концентрации, равной 1/2 за 96 ч, и создают токсикологический ряд из 5-10 убывающих концентраций вещества с множителем 1/2. Длительность хронических опытов составляет 1-3 мес. в зависимости от стабильности исследуемого вещества в воде.

Эксперименты проводят в стеклянных аквариумах или пластмассовых ваннах емкостью 20-40 л в двукратной повторности с использованием 6-10 особей в каждой концентрации вещества. Два аквариума служат контролем.

Норма посадки молоди, сеголеток и годовиков лососевых и сиговых рыб в экспериментальные емкости для проведения опытов должна быть не более 1 г ихтиомассы на 1 л воды в сутки. Для рыб возрастом более года, а также для карповых рыб эта величина составляет не более 3 г на 1 л воды в сутки.

Взвешивание рыб производят перед началом опытов, затем через каждые 10-15 сут до их окончания. Для этого на весы ставят сосуд емкостью 2-2,5 л, в который наливают 0,5-1 л воды и уравновешивают его с помощью гирь или другого сосуда с водой. Затем отловленных сачком рыб быстро помещают в сосуд с водой для взвешивания, предварительно осушив низ сачка от избытка влаги марлей. Мальков взвешивают с помощью химических стаканов на аптекарских или других более точных весах.

Для опытов используется незагрязненная вода из природных водоемов или водопроводная дехлорированная вода, отстоянная в течение трех суток. Ежедневно измеряется температура воды, и один раз в 10 суток проводятся гидрохимические исследования за содержанием растворенного в воде кислорода и рН.

В зависимости от стабильности исследуемого вещества смену воды в опытных емкостях проводят один раз в 1-3-е суток, спустя 1,5-2 ч после кормления рыб. При этом недопустимо травмирование рыб. Аэрация воды возможна лишь в тех случаях, когда состав и концентрация исследуемого вещества не изменяются. Толщина слоя воды в аквариуме для сеголеток и годовиков должна быть не менее 20 см, для более крупных рыб ее следует увеличивать.

При кормлении необходимо учитывать видовые и возрастные особенности питания рыб. Используют рыбные комбикорма, говяжью и свиную селезенку в смеси с комбикормами, а также живые корма - дафнии, хирономиды, гаммарусы и др.

Схема и динамика проведения опытов, учет регистрируемых показателей ведется в лабораторном журнале.

Опыты по определению параметров острой и хронической токсичности веществ, по установлению коэффициентов кумуляции ставят на мальках или сеголетках. После этого ставят острые и хронические опыты на сеголетках или двухлетках для определения их токсичности по физиолого-биохимическим показателям, используя среднесмертельные, максимально переносимые и более низкие концентрации для установления пороговых.

6.3.1 Результат исследования

Изучение острой токсичности нитроглицерина для Данио - рерио проводили в концентрациях от 1 до 20 мг/л в течение 120 часов (таблица 2).

По результатам экспериментальных исследований за максимально допустимую концентрацию компонента, для Данио - рерио следует принять показатель = 1,0 мг/л

Таблица 2. Влияние нитроглицерина при концентрации до 20 мг/л на выживаемость Данио - рерио.

Для расчета летальной концентрации, вызывающая гибель 50% Данио - рерио (ЛК50) были взяты те же концентрации от 1 до 20 мг/л, с временным промежутком равным 48 часов (рис 3). Расчетная медианная летальная концентрация за 48 часов составила 7,5 мг/л.

Рисунок 3 - График гибели Данио-рерио в зависимости от концентраций нитроглицерина.

Заключение